Clase práctica No. 12
1. Prediga si las siguientes reacciones sucederán espontáneamente en disolución acuosa a 25°C.Suponga que la concentración inicial de todas las especias disueltas es de 1.0 M. a. Ca(s) + Cd2+(ac) Ca2+(ac) + Cd(s) b. 2Br -(ac) + Sn2+(ac)
Br 2(l) + Sn(s)
c. 2Ag(s) + Ni2+(ac)
2Ag+(ac) + Ni(s)
d. Cu+(ac) + Fe+3(ac)
Cu2+(ac) + Fe2+(ac)
R. a y d 2. La constante constante de equilibrio equilibrio de la reacción Sr(s) + Mg2+(ac) Sr 2+(ac) + Mg(s) es de 2.69*10 12 a 25°C. Calcule la E 0 de la celda formada por las semiceldas Sr/Sr +2 y Mg/Mg+2. R. 0.368 V 3. Calcule el G y la Kc de las siguientes reacciones a 25°C: a. Mg(s) + Pb2+(ac) Mg2+(ac) + Pb(s) b. Br 2(l) + 2I-(ac)
2Br -(ac) + I2(s)
c. O2(g) + 4H+(ac) + 4Fe2+(ac) d. 2Al(s) + 3I2(s)
2H2O(l) + 4Fe3+(ac)
2Al3+(ac) + 6I-(ac)
R. a) -432 kJ/mol, 5*10 75 b) -104 kJ/mol, 2*1018 c) -178 -178 kJ/mol, 1*10 1*1031 d) -1.27*103 kJ/mol, 8*10211 4. Dado que E0 = 0.52 V para la reacción de reducción Cu+(ac) + eCu(s) calcule el E0, el G y la K de la siguiente reacción a 25°C 2Cu+(ac) Cu2+(ac) + Cu(s) R. 0.37 V, -36 kJ/mol, 2*10 6 5. Calcule el E0, el E y el G de las siguientes reacciones de celda: a. Mg(s) + Sn2+(ac) Mg2+(ac) + Sn(s) [Mg2+] = 0.045 M, [Sn+2] = 0.035 M b. 3Zn(s) + 2Cr 3+(ac) 3Zn2+(ac) + 2Cr(s) [Cr 3+] = 0.010 M, [Zn2+] = 0.0085 M R. 2.23 V, 2.23 V, -430 kJ/mol; 0.02 V, 0.04 V, -23 kJ/mol 6. ¿Cuál es la FEM de una celda formada por las semiceldas de Pb 2+/Pb y Pt/H+/H2 si [Pb2+] = 0.1 M, [H+] = 0.05 M y P H2 =1 atm R. 0.083 V
7. Una celda galvánica consiste en un electrodo de Mg en una disolución de Mg(NO 3)2 1 M y otro electrodo de un metal X en una disolución de X(NO 3)2 1 M. A continuación se dan los valores de E° celda para cuatro celdas galvánicas como ésta. En cada caso, identifique cada X a partir de la tabla de potenciales estándar de reducción. a) E° celda = 2.12 V, b) E°celda = 2.24 V, c) E°celda = 1.61 V, d) E°celda = 1.93 V R. a) Ni b) Pb c) Zn d) Fe 8. Considere una celda de Daniell que opera en condiciones de estado no estándar. Suponga que la reacción de la celda está multiplicada por 2. ¿Qué efecto tendrá esto en cada una de las siguientes cantidades en la ecuación de Nernst? a) E, b) E°, c) Q, d) ln Q y e) n? R. a) Sin cambio b) Sin cambio c) Al cuadrado d) Duplicada e) Duplicada 9. Las baterías de plomo se clasifican según el parámetro amperios – hora, esto es, el número de amperios que pueden suministrar en una hora. a) Demuestre que 1 A – h = 3 600 C. b) Los ánodos de plomo de cierto acumulador de plomo tienen una masa total de 406 g. Calcule la capacidad teórica máxima del acumulador en amperios hora. Explique por qué en la práctica no se obtienen tanta energía del acumulador (Sugerencia: Suponga que todo el plomo se utilizará en la reacción electroquímica y consulte las reacciones de electrodo en la página 835 del Chang) c) Calcule el E° celda y el G° del acumulador. b) 104 A-h. La concentración de H 2SO4 se mantiene en descenso. c) 2.01 V; -3.88*10 2 kJ/mol 10. Considere la electrólisis del cloruro de bario fundido, BaCl2. a) Escriba las semirreacciones. b) ¿Cuántos gramos de bario metálico se generan al pasar 0.5 A durante 30 min? R. 0.64 g 11. Una compañía constructora está instalando una alcantarilla de hierro (un tubo cilíndrico grande) con una longitud de 40 m y un radio de 0.9 m. Para evitar la corrosión, la alcantarilla debe galvanizarse. Este proceso se lleva a cabo pasando una hoja de hierro de las dimensiones adecuadas a través de una celda electrolítica con iones Zn +2 haciendo uso de grafito como el ánodo y la hoja de hierro como el cátodo. Si el voltaje es de 3.26 V, ¿cuál es el costo de la electricidad por depositar una capa de 0.2 mm de espesor si la eficiencia del proceso es de 95%? La tarifa de electricidad es de $0.12 por kilowatt hora (kWh), donde 1 W = 1 J/s y la densidad del Zn es de 7.14 g/cm3. R. $217.00 12. Por medios industriales, el metal cobre se puede purificar electrolíticamente de acuerdo con el siguiente arreglo. El ánodo es el electrodo de Cu impuro, y el cátodo es el electrodo de Cu puro. Los electrodos están inmersos en una disolución de CuSO4. a) Escriba las reacciones de semicelda en los electrodos. b) Calcule la masa (en g) del Cu purificado después de pasar una corriente de 20 A durante 10 h. a) Ánodo: Cu(s) Cu2+(ac) + 2e- Cátodo: Cu2+(ac) + 2e- Cu(s) 2 b) 2.4*10 g
